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    用了3年Kubernetes，我们得到的5个教训.md |  
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  <h1 id="用了3年Kubernetes，我们得到的5个教训"><a href="#用了3年Kubernetes，我们得到的5个教训" class="headerlink" title="用了3年Kubernetes，我们得到的5个教训"></a>用了3年Kubernetes，我们得到的5个教训</h1><p>我们从 2017 年开始基于 1.9.4 版本构建第一个 Kubernetes 集群。我们有两个集群，一个集群在裸机的 RHEL 虚拟机上运行，另一个集群在 AWS EC2 上运行。</p>
<p>现在，我们的 Kubernetes 基础设施平台由分布在多个数据中心的 400 多台虚拟机组成。该平台托管了高可用的关键任务软件应用程序和系统，以管理具有近四百万个活动设备的大型实时网络。</p>
<p>Kubernetes 最终使我们变得更轻松，但是这个过程很艰难，是一种思维上的转变。不仅让我们的技能和工具有了彻底的转变，还让我们的设计和思维也得到了彻底的转变。我们不得不采用多种新技术，并进行大量投资以扩展和提高我们的团队和基础架构的技能。</p>
<p>回顾 Kubernetes 在生产环境中运行的这三年，我们记下了一些很重要的经验教训。</p>
<p>1. Java 应用程序的奇怪案例</p>
<p>在微服务和容器化方面，工程师倾向于避免使用 Java，这主要是由于 Java 臭名昭著的内存管理。但是，现在情况发生了改变，过去几年来 Java 的容器兼容性得到了改善。毕竟，大量的系统（例如<code>Apache Kafka</code>和<code>Elasticsearch</code>）在 Java 上运行。</p>
<p>回顾 2017-18 年度，我们有一些应用程序在 Java 8 上运行。这些应用程序通常很难理解像 Docker 这样的容器环境，并因堆内存问题和异常的垃圾回收趋势而崩溃。我们了解到，这是由于 JVM 无法使用Linux<code>cgroup</code>和<code>namespace</code>造成的，而它们是容器化技术的核心。</p>
<p>但是，从那时起，Oracle 一直在不断提高 Java 在容器领域的兼容性。甚至 Java 8 的后续补丁都引入了实验性的 JVM 标志来解决这些问题，<code>XX:+UnlockExperimentalVMOptions</code>和<code>XX:+UseCGroupMemoryLimitForHeap</code>。</p>
<p>但是，尽管做了所有的这些改进，不可否认的是，Java 在内存占用方面仍然声誉不佳，与 Python 或 Go 等同行相比启动速度慢。这主要是由 JVM 的内存管理和类加载器引起的。</p>
<p>现在，如果我们必须选择 Java，请确保版本为 11 或更高。并且 Kubernetes 的内存限制要在 JVM 最大堆内存（<code>-Xmx</code>）的基础上增加 1GB，以留有余量。也就是说，如果 JVM 使用 8GB 的堆内存，则我们对该应用程序的 Kubernetes 资源限制为 9GB。</p>
<p>2. Kubernetes 生命周期管理：升级</p>
<p>Kubernetes 生命周期管理（例如升级或增强）非常繁琐，尤其是如果已经在 裸金属或虚拟机 上构建了自己的集群。对于升级，我们已经意识到，最简单的方法是使用最新版本构建新集群，并将工作负载从旧版本过渡到新版本。节点原地升级所做的努力和计划是不值得的。</p>
<p>Kubernetes 具有多个活动组件，需要升级保持一致。从 Docker 到 Calico 或 Flannel 之类的 CNI 插件，你需要仔细地将它们组合在一起才能正常工作。虽然像 Kubespray、Kubeone、Kops 和 Kubeaws 这样的项目使它变得更容易，但它们都有缺点。</p>
<p>我们在 RHEL 虚拟机上使用 Kubespray 构建了自己的集群。Kubespray 非常棒，它具有用于构建、添加和删除新节点、升级版本的 playbook，以及我们在生产环境中操作 Kubernetes 所需的几乎所有内容。但是，用于升级的 playbook 附带了免责声明，以避免我们跳过子版本。因此，必须经过所有中间版本才能到达目标版本。</p>
<p>关键是，如果你打算使用 Kubernetes 或已经在使用 Kubernetes，请考虑生命周期活动以及解决这一问题的方案。构建和运行集群相对容易一些，但是生命周期维护是一个全新的体验，具有多个活动组件。</p>
<p>3. 构建和部署</p>
<p>在准备重新设计整个构建和部署流水线之前， 我们的构建过程和部署必须经历 Kubernetes 世界的完整转型。不仅在 Jenkins 流水线中进行了大量的重构，而且还使用了诸如 Helm 之类的新工具，策划了新的 git 流和构建、标签化 docker 镜像，以及版本化 helm 的部署 chart。</p>
<p>你需要一种策略来维护代码，以及 Kubernetes 部署文件、Docker 文件、Docker 镜像、Helm chart，并设计一种方法将它们组合在一起。</p>
<p>经过几次迭代，我们决定采用以下设计。</p>
<ul>
<li><p>应用程序代码及其 helm chart 放在各自的 git 存储库中。这使我们可以分别对它们进行版本控制（语义版本控制）。</p>
</li>
<li><p>然后，我们将 chart 版本与应用程序版本关联起来，并使用它来跟踪发布。例如，<code>app-1.2.0</code>使用<code>charts-1.1.0</code>进行部署。如果只更改 Helm 的 values 文件，则只更改 chart 的补丁版本（例如，从<code>1.1.0</code>到<code>1.1.1</code>）。所有这些版本均由每个存储库中的<code>RELEASE.txt</code>中的发行说明规定。</p>
</li>
<li><p>对于我们未构建或修改代码的系统应用程序，例如 Apache Kafka 或 Redis ，工作方式有所不同。也就是说，我们没有两个 git 存储库，因为 Docker 标签只是 Helm chart 版本控制的一部分。如果我们更改了 docker 标签以进行升级，则会升级 chart 标签的主要版本。</p>
</li>
</ul>
<p>4. 存活和就绪探针（双刃剑）</p>
<p>Kubernetes 的存活探针和就绪探针是自动解决系统问题的出色功能。它们可以在发生故障时重启容器，并将流量从不正常的实例进行转移。但是，在某些故障情况下，这些探针可能会变成一把双刃剑，并会影响应用程序的启动和恢复，尤其是有状态的应用程序，例如消息平台或数据库。</p>
<p>我们的 Kafka 系统就是这个受害者。我们运行了一个<code>3 Broker 3 Zookeeper</code>有状态副本集，该状态集的<code>ReplicationFactor</code>为 3，<code>minInSyncReplica</code>为 2。当系统意外故障或崩溃导致 Kafka 启动时，问题发生了。这导致它在启动期间运行其他脚本来修复损坏的索引，根据严重性，此过程可能需要 10 到 30 分钟。由于增加了时间，存活探针将不断失败，从而向 Kafka 发出终止信号以重新启动。这阻止了 Kafka 修复索引并完全启动。</p>
<p>唯一的解决方案是在存活探针设置中配置<code>initialDelaySeconds</code>，以在容器启动后延迟探针评估。但是，问题在于很难对此加以评估。有些恢复甚至需要一个小时，因此我们需要提供足够的空间来解决这一问题。但是，<code>initialDelaySeconds</code>越大，弹性的速度就越慢，因为在启动失败期间 Kubernetes 需要更长的时间来重启容器。</p>
<p>因此，折中的方案是评估<code>initialDelaySeconds</code>字段的值，以在 Kubernetes 中的弹性与应用程序在所有故障情况（磁盘故障、网络故障、系统崩溃等）下成功启动所花费的时间之间取得更好的平衡 。</p>
<blockquote>
<p>更新：如果你使用最新版本，Kubernetes 引入了第三种探针类型，称为“启动探针”，以解决此问题。从 1.16 版开始提供 alpha 版本，从 1.18 版开始提供 beta 版本。</p>
<p>启动探针会禁用就绪和存活检查，直到容器启动为止，以确保应用程序的启动不会中断。</p>
</blockquote>
<p>5. 公开外部 IP</p>
<p>我们了解到，使用静态外部 IP 公开服务会对内核的连接跟踪机制造成巨大代价。除非进行完整的计划，否则它很轻易就破坏了扩展性。</p>
<p>我们的集群运行在<code>Calico for CNI</code>上，在 Kubernetes 内部采用<code>BGP</code>作为路由协议，并与边缘路由器对等。对于 Kubeproxy，我们使用<code>IP Tables</code>模式。我们在 Kubernetes 中托管着大量的服务，通过外部 IP 公开，每天处理数百万个连接。由于来自软件定义网络的所有 SNAT 和伪装，Kubernetes 需要一种机制来跟踪所有这些逻辑流。为此，它使用内核的<code>Conntrack and netfilter</code>工具来管理静态 IP 的这些外部连接，然后将其转换为内部服务 IP，然后转换为 pod IP。所有这些都是通过<code>conntrack</code>表和 IP 表完成的。</p>
<p>但是<code>conntrack</code>表有其局限性。一旦达到限制，你的 Kubernetes 集群（如下所示的 OS 内核）将不再接受任何新连接。在 RHEL 上，可以通过这种方式进行检查。</p>
<figure class="highlight plain"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br></pre></td><td class="code"><pre><span class="line">&#96;$  sysctl net.netfilter.nf_conntrack_count net.netfilter.nf_conntrack_maxnet.netfilter.nf_conntrack_count &#x3D; 167012&#96;&#96;net.netfilter.nf_conntrack_max &#x3D; 262144&#96;</span><br></pre></td></tr></table></figure>

<p>解决此问题的一些方法是使用边缘路由器对等多个节点，以使连接到静态 IP 的传入连接遍及整个集群。因此，如果你的集群中有大量的计算机，累积起来，你可以拥有一个巨大的<code>conntrack</code>表来处理大量的传入连接。</p>
<p>回到 2017 年我们刚开始的时候，这一切就让我们望而却步，但最近，Calico 在 2019 年对此进行了详细研究，标题为“为什么 conntrack 不再是你的朋友”。</p>
<p>你是否一定需要 Kubernetes ？</p>
<p>三年过去了，我们每天仍然在继续发现和学习新知识。它是一个复杂的平台，具有自己的一系列挑战，尤其是在构建和维护环境方面的开销。它将改变你的设计、思维、架构，并需要提高技能和扩大团队规模以适应转型。</p>
<p>但是，如果你在云上并且能够将 Kubernetes 作为一种“服务”使用，它可以减轻平台维护带来的大部分开销，例如“如何扩展内部网络 CIDR？”或“如何升级我的 Kubernetes 版本？”</p>
<p>今天，我们意识到，你需要问自己的第一个问题是“你是否一定需要 Kubernetes？”。这可以帮助你评估所遇到的问题以及 Kubernetes 解决该问题的重要性。</p>
<p>Kubernetes 转型并不便宜，为此支付的价格必须确实证明“你的”用例的必要性及其如何利用该平台。如果可以，那么 Kubernetes 可以极大地提高你的生产力。</p>
<p>记住，为了技术而技术是没有意义的。</p>
<p>原文链接：</p>
<p><a target="_blank" rel="noopener" href="https://medium.com/better-programming/3-years-of-kubernetes-in-production-heres-what-we-learned-44e77e1749c8">https://medium.com/better-programming/3-years-of-kubernetes-in-production-heres-what-we-learned-44e77e1749c8</a></p>
<hr>
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<p>点个在看少个 bug👇</p>
 
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    headingSelector: 'h1, h2, h3, h4, h5, h6',
    hasInnerContainers: true,
    scrollSmooth: true,
    scrollContainer: 'main',
    positionFixedSelector: '.tocbot',
    positionFixedClass: 'is-position-fixed',
    fixedSidebarOffset: 'auto'
  });
</script>

<script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/jquery-modal@0.9.2/jquery.modal.min.js"></script>
<link rel="stylesheet" href="https://cdn.jsdelivr.net/npm/jquery-modal@0.9.2/jquery.modal.min.css">
<script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/justifiedGallery@3.7.0/dist/js/jquery.justifiedGallery.min.js"></script>

<script src="/dist/main.js"></script>

<!-- ImageViewer -->

<!-- Root element of PhotoSwipe. Must have class pswp. -->
<div class="pswp" tabindex="-1" role="dialog" aria-hidden="true">

    <!-- Background of PhotoSwipe. 
         It's a separate element as animating opacity is faster than rgba(). -->
    <div class="pswp__bg"></div>

    <!-- Slides wrapper with overflow:hidden. -->
    <div class="pswp__scroll-wrap">

        <!-- Container that holds slides. 
            PhotoSwipe keeps only 3 of them in the DOM to save memory.
            Don't modify these 3 pswp__item elements, data is added later on. -->
        <div class="pswp__container">
            <div class="pswp__item"></div>
            <div class="pswp__item"></div>
            <div class="pswp__item"></div>
        </div>

        <!-- Default (PhotoSwipeUI_Default) interface on top of sliding area. Can be changed. -->
        <div class="pswp__ui pswp__ui--hidden">

            <div class="pswp__top-bar">

                <!--  Controls are self-explanatory. Order can be changed. -->

                <div class="pswp__counter"></div>

                <button class="pswp__button pswp__button--close" title="Close (Esc)"></button>

                <button class="pswp__button pswp__button--share" style="display:none" title="Share"></button>

                <button class="pswp__button pswp__button--fs" title="Toggle fullscreen"></button>

                <button class="pswp__button pswp__button--zoom" title="Zoom in/out"></button>

                <!-- Preloader demo http://codepen.io/dimsemenov/pen/yyBWoR -->
                <!-- element will get class pswp__preloader--active when preloader is running -->
                <div class="pswp__preloader">
                    <div class="pswp__preloader__icn">
                        <div class="pswp__preloader__cut">
                            <div class="pswp__preloader__donut"></div>
                        </div>
                    </div>
                </div>
            </div>

            <div class="pswp__share-modal pswp__share-modal--hidden pswp__single-tap">
                <div class="pswp__share-tooltip"></div>
            </div>

            <button class="pswp__button pswp__button--arrow--left" title="Previous (arrow left)">
            </button>

            <button class="pswp__button pswp__button--arrow--right" title="Next (arrow right)">
            </button>

            <div class="pswp__caption">
                <div class="pswp__caption__center"></div>
            </div>

        </div>

    </div>

</div>

<link rel="stylesheet" href="https://cdn.jsdelivr.net/npm/photoswipe@4.1.3/dist/photoswipe.min.css">
<link rel="stylesheet" href="https://cdn.jsdelivr.net/npm/photoswipe@4.1.3/dist/default-skin/default-skin.min.css">
<script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/photoswipe@4.1.3/dist/photoswipe.min.js"></script>
<script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/photoswipe@4.1.3/dist/photoswipe-ui-default.min.js"></script>

<script>
    function viewer_init() {
        let pswpElement = document.querySelectorAll('.pswp')[0];
        let $imgArr = document.querySelectorAll(('.article-entry img:not(.reward-img)'))

        $imgArr.forEach(($em, i) => {
            $em.onclick = () => {
                // slider展开状态
                // todo: 这样不好，后面改成状态
                if (document.querySelector('.left-col.show')) return
                let items = []
                $imgArr.forEach(($em2, i2) => {
                    let img = $em2.getAttribute('data-idx', i2)
                    let src = $em2.getAttribute('data-target') || $em2.getAttribute('src')
                    let title = $em2.getAttribute('alt')
                    // 获得原图尺寸
                    const image = new Image()
                    image.src = src
                    items.push({
                        src: src,
                        w: image.width || $em2.width,
                        h: image.height || $em2.height,
                        title: title
                    })
                })
                var gallery = new PhotoSwipe(pswpElement, PhotoSwipeUI_Default, items, {
                    index: parseInt(i)
                });
                gallery.init()
            }
        })
    }
    viewer_init()
</script>

<!-- MathJax -->

<!-- Katex -->

<!-- busuanzi  -->


<script src="/js/busuanzi-2.3.pure.min.js"></script>


<!-- ClickLove -->

<!-- ClickBoom1 -->

<!-- ClickBoom2 -->

<!-- CodeCopy -->


<link rel="stylesheet" href="/css/clipboard.css">

<script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/clipboard@2/dist/clipboard.min.js"></script>
<script>
  function wait(callback, seconds) {
    var timelag = null;
    timelag = window.setTimeout(callback, seconds);
  }
  !function (e, t, a) {
    var initCopyCode = function(){
      var copyHtml = '';
      copyHtml += '<button class="btn-copy" data-clipboard-snippet="">';
      copyHtml += '<i class="ri-file-copy-2-line"></i><span>COPY</span>';
      copyHtml += '</button>';
      $(".highlight .code pre").before(copyHtml);
      $(".article pre code").before(copyHtml);
      var clipboard = new ClipboardJS('.btn-copy', {
        target: function(trigger) {
          return trigger.nextElementSibling;
        }
      });
      clipboard.on('success', function(e) {
        let $btn = $(e.trigger);
        $btn.addClass('copied');
        let $icon = $($btn.find('i'));
        $icon.removeClass('ri-file-copy-2-line');
        $icon.addClass('ri-checkbox-circle-line');
        let $span = $($btn.find('span'));
        $span[0].innerText = 'COPIED';
        
        wait(function () { // 等待两秒钟后恢复
          $icon.removeClass('ri-checkbox-circle-line');
          $icon.addClass('ri-file-copy-2-line');
          $span[0].innerText = 'COPY';
        }, 2000);
      });
      clipboard.on('error', function(e) {
        e.clearSelection();
        let $btn = $(e.trigger);
        $btn.addClass('copy-failed');
        let $icon = $($btn.find('i'));
        $icon.removeClass('ri-file-copy-2-line');
        $icon.addClass('ri-time-line');
        let $span = $($btn.find('span'));
        $span[0].innerText = 'COPY FAILED';
        
        wait(function () { // 等待两秒钟后恢复
          $icon.removeClass('ri-time-line');
          $icon.addClass('ri-file-copy-2-line');
          $span[0].innerText = 'COPY';
        }, 2000);
      });
    }
    initCopyCode();
  }(window, document);
</script>


<!-- CanvasBackground -->


    
  </div>
</body>

</html>